Test wytrzymałości na rozciąganie służy głównie do określenia zdolności materiałów metalowych do odporności uszkodzenia podczas procesu rozciągania i jest jednym z ważnych wskaźników oceny właściwości mechanicznych materiałów.
1. Test na rozciąganie
Test na rozciąganie opiera się na podstawowych zasadach mechaniki materialnej. Stosując obciążenie rozciągające do próbki materiału w określonych warunkach, powoduje to odkształcenie rozciągające do momentu pęknięcia próbki. Podczas testu deformacja próbki eksperymentalnej przy różnych obciążeniach i maksymalne obciążenie po rejestrowaniu pęknięć próbki, aby obliczyć granicę plastyczności, wytrzymałość na rozciąganie i inne wskaźniki wydajności materiału.
Naprężenie σ = f/a
σ to wytrzymałość na rozciąganie (MPA)
F jest obciążeniem rozciągającym (N)
A jest obszarem przekroju próbki
2. Krzywa rozciągania
Analiza kilku etapów procesu rozciągania:
A. W etapie OP o niewielkim obciążeniu wydłużenie jest w liniowej zależności z obciążeniem, a FP jest maksymalnym obciążeniem do utrzymania linii prostej.
B. Po obciążeniu przekroczenie FP krzywa rozciągania zaczyna przyjmować nieliniową relację. Próbka wchodzi w stadium początkowego deformacji, a obciążenie jest usuwane, a próbka może powrócić do pierwotnego stanu i elastycznie deformować.
C. Po tym, jak obciążenie przekroczy Fe, obciążenie jest usuwane, część deformacji jest przywrócona i zachowuje się część odkształcenia resztkowego, co nazywa się deformacją tworzywa sztucznego. Fe nazywa się limitem sprężystym.
D. Gdy obciążenie wzrasta, krzywa rozciągania pokazuje piłkę. Gdy obciążenie nie wzrasta ani nie zmniejsza, zjawisko ciągłego wydłużenia próbki eksperymentalnej nazywane jest wydajnością. Po złożeniu próbka zaczyna ulegać oczywistym odkształceniu plastycznym.
mi. Po utworzeniu próbka wykazuje wzrost oporności deformacji, utwardzania pracy i wzmocnienia deformacji. Gdy ładunek osiągnie FB, ta sama część próbki gwałtownie się kurczy. FB jest limitem siły.
F. Zjawisko skurczowe prowadzi do zmniejszenia zdolności łożyska próbki. Gdy ładunek osiągnie FK, próbka pęka. Nazywa się to obciążeniem złamania.
Granica plastyczności
Wartość plastyczności to maksymalna wartość naprężenia, którą materiał metalowy może wytrzymać od początku deformacji tworzyw sztucznych do pełnego złamania, gdy jest poddawany sile zewnętrznej. Ta wartość oznacza punkt krytyczny, w którym materiał przechodzi ze stadium deformacji sprężystości do etapu deformacji tworzywa sztucznego.
Klasyfikacja
Górna granica plastyczności: odnosi się do maksymalnego naprężenia próbki, zanim siła spadnie po raz pierwszy podczas wydajności.
Niższa granica plastyczności: odnosi się do minimalnego naprężenia w stadium wydajności, gdy początkowy efekt przejściowy jest ignorowany. Ponieważ wartość dolnego punktu rentowności jest stosunkowo stabilna, jest zwykle stosowana jako wskaźnik oporu materiału, zwany punktem wydajności lub granicą plastyczności.
Formuła obliczeń
Dla górnej granicy plastyczności: r = f / sₒ, gdzie f jest maksymalną siłą przed upadkiem siły po raz pierwszy w etapie plastyczności, a Sₒ jest pierwotnym obszarem przekroju próbki.
Dla niższej granicy plastyczności: r = f / sₒ, gdzie f jest minimalną siłą f ignorującą początkowe efekt przejściowy, a Sₒ jest pierwotnym obszarem przekroju próbki.
Jednostka
Jednostką granicą plastyczności jest zwykle MPA (Megapascal) lub N/mm² (Newton na milimetr kwadratowy).
Przykład
Przykładaj na przykład niską stal węglową, jego limit wydajności wynosi zwykle 207 MPa. W przypadku siły zewnętrznej większej niż ta granica, stal o niskiej zawartości węgla wytwarza trwałe odkształcenie i nie można jej przywrócić; Po poddaniu się sile zewnętrznej mniejszej niż ten limit, stal o niskiej zawartości węgla może powrócić do swojego pierwotnego stanu.
Gniazdo plastyczności jest jednym z ważnych wskaźników oceny właściwości mechanicznych materiałów metali. Odzwierciedla zdolność materiałów do odporności na deformację tworzywa sztucznego, gdy jest poddawany siłom zewnętrznym.
Wytrzymałość na rozciąganie
Wytrzymałość na rozciąganie to zdolność materiału do odporności uszkodzenia pod obciążeniem rozciągającym, co jest specjalnie wyrażone jako maksymalna wartość naprężenia, którą materiał może wytrzymać podczas procesu rozciągania. Gdy naprężenie na rozciąganie materiału przekracza jego wytrzymałość na rozciąganie, materiał ulegnie deformacji lub złamania plastiku.
Formuła obliczeń
Wzór obliczeń wytrzymałości na rozciąganie (σT) wynosi:
σt = f / a
Gdzie F jest maksymalną siłą rozciągającą (Newton, N), którą próbka może wytrzymać przed złamaniem, a A jest pierwotnym obszarem przekroju próbki (kwadratowy milimetr, mm²).
Jednostka
Jednostką o wytrzymałości na rozciąganie jest zwykle MPA (megapascal) lub N/mm² (Newton na kwadratowy milimetr). 1 MPa jest równy 1 000 000 newtonów na metr kwadratowy, co jest również równe 1 N/mm².
Czynniki wpływające
Na wytrzymałość na rozciąganie ma wpływ wiele czynników, w tym skład chemiczny, mikrostruktura, proces obróbki cieplnej, metoda przetwarzania itp. Różne materiały mają różne siły rozciągania, więc w praktycznych zastosowaniach konieczne jest wybór odpowiednich materiałów w oparciu o właściwości mechaniczne dla mechanicznych właściwości przybory.
Praktyczne zastosowanie
Wytrzymałość na rozciąganie jest bardzo ważnym parametrem w dziedzinie nauki i inżynierii materiałowej i jest często wykorzystywana do oceny właściwości mechanicznych materiałów. Pod względem konstrukcji, wyboru materiału, oceny bezpieczeństwa itp. Wytrzymałość na rozciąganie jest czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę. Na przykład w inżynierii budowlanej wytrzymałość na rozciąganie stali jest ważnym czynnikiem w określaniu, czy może wytrzymać obciążenia; W dziedzinie lotniczej wytrzymałość na rozciąganie lekkich i o wysokiej wytrzymałości jest kluczem do zapewnienia bezpieczeństwa samolotu.
Siła zmęczenia:
Zmęczenie metalu odnosi się do procesu, w którym materiały i komponenty stopniowo wytwarzają lokalne trwałe skumulowane uszkodzenie w jednym lub kilku miejscach pod naprężeniem cyklicznym lub cyklicznym odkształceniu, a pęknięcia lub nagłe pełne złamania występują po pewnej liczbie cykli.
Cechy
Nagła w czasie: niewydolność zmęczenia metalu często występuje nagle w krótkim czasie bez oczywistych znaków.
Miejscowość w pozycji: Awaria zmęczeniowa zwykle występuje na lokalnych obszarach, w których stres jest skoncentrowany.
Wrażliwość na środowisko i wady: Zmęczenie metalu jest bardzo wrażliwe na środowisko i niewielkie wady wewnątrz materiału, co może przyspieszyć proces zmęczenia.
Czynniki wpływające
Amplituda stresu: wielkość stresu bezpośrednio wpływa na żywotność zmęczenia metalu.
Średnia wielkość stresu: im większy średnie naprężenie, tym krótszy okres zmęczenia metalu.
Liczba cykli: im więcej razy metal jest pod naprężeniem cyklicznym lub odkształceniem, tym poważniejsze gromadzenie uszkodzenia zmęczenia.
Środki zapobiegawcze
Optymalizuj wybór materiałów: Wybierz materiały o wyższych limitach zmęczenia.
Zmniejszenie stężenia naprężeń: Zmniejsz stężenie naprężeń poprzez metody projektowania strukturalnego lub przetwarzania, takie jak stosowanie zaokrąglonych przejściów narożnych, zwiększenie wymiarów przekrojowych itp.
Obróbka powierzchni: polerowanie, opryskiwanie itp. Na powierzchni metalowej w celu zmniejszenia wad powierzchniowych i poprawy wytrzymałości zmęczenia.
Kontrola i konserwacja: Regularnie sprawdzaj elementy metalowe, aby niezwłocznie wykryć i naprawić wady, takie jak pęknięcia; Utrzymuj części podatne na zmęczenie, takie jak wymiana zużytych części i wzmacnianie słabych linków.
Zmęczenie metalu jest powszechnym trybem uszkodzenia metalu, który charakteryzuje się nagłością, lokalizacją i wrażliwością na środowisko. Amplituda naprężeń, średnia wielkość naprężenia i liczba cykli są głównymi czynnikami wpływającymi na zmęczenie metalu.
Krzywa SN: opisuje żywotność zmęczeniową materiałów pod różnymi poziomami naprężeń, gdzie S reprezentuje stres, a N reprezentuje liczbę cykli stresu.
Formuła współczynnika wytrzymałości na zmęczenie:
(Kf = ka \ cdot kb \ cdot kc \ cdot kd \ cdot ke)
Gdzie (ka) jest współczynnikiem obciążenia, (kb) jest współczynnikiem wielkości, (kc) jest współczynnikiem temperatury, (kd) jest współczynnikiem jakości powierzchni, a (ke) jest współczynnikiem niezawodności.
SN Curve Matematyczne wyrażenie:
(\ sigma^m n = c)
Gdzie (\ sigma) jest stresem, n jest liczbą cykli naprężeń, a M i C są stałymi materialnymi.
Kroki obliczeniowe
Określ stałe materialne:
Określ wartości M i C poprzez eksperymenty lub odnosząc się do odpowiedniej literatury.
Określ współczynnik stężenia naprężeń: Rozważ rzeczywisty kształt i wielkość części, a także stężenie naprężeń spowodowane filetami, kluczami itp., Aby określić współczynnik stężenia naprężenia K. Oblicz wytrzymałość zmęczenia: zgodnie z krzywą SN i naprężeniem Współczynnik stężenia, w połączeniu z poziomem życia i poziomu stresu roboczego części, oblicz siłę zmęczenia.
2. Plastyczność:
Plastyczność odnosi się do właściwości materiału, który poddany sile zewnętrznej wytwarza trwałe odkształcenie bez łamania, gdy siła zewnętrzna przekracza jej ograniczenie sprężyste. To odkształcenie jest nieodwracalne, a materiał nie powróci do swojego pierwotnego kształtu, nawet jeśli siła zewnętrzna zostanie usunięta.
Wskaźnik plastyczności i jego formuła obliczeń
Wydłużenie (δ)
Definicja: Wydłużanie to odsetek całkowitego odkształcenia sekcji miernika po pęknięciu próbki do pierwotnej długości miernika.
Wzór: δ = (L1 - L0) / L0 × 100%
Gdzie L0 jest oryginalną długością miernika próbki;
L1 to długość miernika po zerwaniu próbki.
Redukcja segmentowa (ψ)
Definicja: Redukcja segmentowa to odsetek maksymalnego zmniejszenia obszaru przekroju w punkcie szczelności po zerwaniu próbki do pierwotnego obszaru przekroju.
Wzór: ψ = (F0 - F1) / F0 × 100%
Gdzie F0 jest pierwotnym obszarem przekroju próbki;
F1 jest obszarem przekroju w punkcie szczelnym po zerwaniu próbki.
3. Twardość
Twardość metalu jest wskaźnikiem właściwości mechanicznej do pomiaru twardości materiałów metali. Wskazuje to na zdolność do odparcia deformacji w lokalnej objętości na powierzchni metalowej.
Klasyfikacja i reprezentacja twardości metalu
Twardość metalu ma różne metody klasyfikacji i reprezentacji zgodnie z różnymi metodami testowymi. Dołącz głównie następujące:
Brinell Hardness (HB):
Zakres zastosowania: ogólnie stosowany, gdy materiał jest bardziej miękki, taki jak metale nieżelazne, stal przed obróbką cieplną lub po wyżarzaniu.
Zasada testu: Przy określonym rozmiarze obciążenia testowego stwardniała stalowa kula lub kulka z węglika o określonej średnicy jest wciśnięta na powierzchnię metalu do przetestowania, a obciążenie jest rozładowane po określonym czasie i średnicy wcięcia Na powierzchni do testowania jest mierzone.
Wzór obliczeń: Wartość twardości Brinella jest ilorazem uzyskanym przez dzielenie obciążenia przez sferyczną powierzchnię wcięcia.
Rockwell Hardness (HR):
Zakres zastosowania: ogólnie stosowany do materiałów o wyższej twardości, takich jak twardość po obróbce cieplnej.
Zasada testu: Podobnie do twardości Brinella, ale przy użyciu różnych sond (diamentów) i różnych metod obliczeń.
Rodzaje: W zależności od zastosowania istnieją HRC (dla materiałów o wysokiej twardości), HRA, HRB i innych typów.
Vickers Hardness (HV):
Zakres zastosowania: odpowiedni do analizy mikroskopu.
Zasada testu: Naciśnij powierzchnię materiału z obciążeniem mniejszym niż 120 kg i wgłębienia kwadratowego diamentowego o kącie wierzchołka 136 ° i podziel powierzchnię otworu wdlenności materiału przez wartość obciążenia, aby uzyskać wartość twardości Vickersa.
Leeb Hardness (HL):
Funkcje: przenośny tester twardości, łatwy do pomiaru.
Zasada testu: Użyj odbicia generowanego przez głowę kulki uderzeniowej po wpływie na powierzchnię twardości i oblicz twardość przez stosunek prędkości odbicia uderzenia przy 1 mm od powierzchni próbki do prędkości uderzenia.
Czas postu: 25-2024 września
